(57)【要約】【課題】発電によって発生する熱量を有効に利用し、ガス供給手段と加湿装置間や加湿装置とセルスタック間を連結するガス配管の結露防止に消費されるエネルギーを低減したり、加湿装置におけるガスの加湿をより確実に行うこと。【解決手段】ガス供給手段４から供給される燃料ガス又は酸化剤ガスを加湿装置３で加湿してセルスタック２に供給する燃料電池１において、加湿装置３からセルスタック２に燃料ガス又は酸化剤ガスを供給するガス供給管６の外側に外管７を設けて二重管構造とし、外管７の内面とガス供給管６の外面で形成される流路にセルスタック２の温度調節に使用された排温水を流す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス供給手段から供給されるガスを加湿装置で加湿してセルスタックに供給する燃料電池において、前記加湿装置から前記セルスタックにガスを供給するガス供給管、または前記加湿装置に前記ガス供給手段からガスを導入するガス導入管の少なくとも一方の外側に外管を設けて二重管構造とし、前記外管の内面と前記ガス供給管の外面で形成される流路に前記セルスタックの温度調節に使用された排温水を流すようにしたことを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス供給手段と加湿装置とセルスタックとをガス配管で連結した構造の燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子型燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側に電極触媒層を接合し、表面に溝状のガス流路を形成したセパレータを電極触媒層の両側に接合してセルを形成し、複数のセルを積層することによりしてセルスタックを構成している。セルスタックは安定的に発電するために固体高分子電解質膜を湿潤状態に保つ必要があり、水素を含有する燃料ガスと酸素を含有する酸化剤ガスを加湿装置で加湿した後にセルスタックに供給するようになっている。そのため、セルスタックと加湿装置とガス供給手段はガス配管で連結されているが、ガス配管の温度が内部に流れるガスの露点温度より低くなると結露が発生する問題があり、これを解決するためにガス配管の外周にヒータを巻き付けて温度を調節している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２５７４６８号公報（ｐ．４、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そのため、ガス供給手段と加湿装置間や加湿装置とセルスタック間を連結するガス配管の結露防止に消費されるエネルギーが大きくなっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ガス供給手段から供給されるガスを加湿装置で加湿してセルスタックに供給する燃料電池において、加湿装置からセルスタックにガスを供給するガス供給管、または加湿装置にガス供給手段からガスを導入するガス導入管の少なくとも一方の外側に外管を設けて二重管構造とし、外管の内面とガス供給管の外面で形成される流路にセルスタックの温度調節に使用された排温水を流すようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、発電によって発生する熱量を有効に利用することができ、ガス供給手段と加湿装置間や加湿装置とセルスタック間を連結するガス配管の結露防止に消費されるエネルギーを低減したり、加湿装置におけるガスの加湿をより確実に行うことができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
ガス供給手段から供給されるガスを加湿装置で加湿してセルスタックに供給する燃料電池において、加湿装置からセルスタックにガスを供給するガス供給管の外側に外管を設けて二重管構造とし、外管の内面とガス供給管の外面で形成される流路にセルスタックの温度調節に使用された排温水を流す。
【実施例１】
【０００８】
本発明に係る燃料電池の実施例１を図１の添付図面に基づいて説明する。
【０００９】
燃料電池１は水素を含有する燃料ガスと酸素を含有する酸化剤ガスを化学反応させて発電を行うセルスタック２と、セルスタック２の固体高分子電解質膜を湿潤状態にするために燃料ガスと酸化剤ガスを加湿してセルスタック２に供給する２つの加湿装置３と、これらの加湿装置３に燃料ガスと酸化剤ガスを供給する２つのガス供給手段４とで構成されている。
【００１０】
ガス供給手段４と加湿装置３間はガス導入管５で連結されて燃料ガス又は酸化剤ガスが破線の矢印で示すようにガス供給手段４から加湿装置３に流れるようになっている。また、加湿装置３とセルスタック２間はガス供給管６で連結され、ガス供給管６は外側に外管７が設けられて二重管構造になっている。ガス供給管６は加湿装置３からセルスタック２に燃料ガス又は酸化剤ガスが破線の矢印で示すように流れるようになっており、外管７はセルスタック２の近傍に接続された導入部８がセルスタック２の排温水の排出口９と接続され、また、加湿装置３の近傍に排出部１０が設けられ、外管７の内面とガス供給管６の外面で形成される流路にセルスタック２から加湿装置３に向けて排温水が実線の矢印で示すように流れるようになっている。
【００１１】
セルスタック２から排出される排温水はセルスタック２が発電時に発生する熱を冷却するためにセルスタック２内を流れて冷却水として利用されたものであり、セルスタック２から排出される際にはセルスタック２とほぼ同じ温度の温水となって排出される。これはセルスタック２は内部で燃料ガス及び酸化剤ガスが結露しないように燃料ガス及び酸化剤ガスの露点温度より高くなるように制御されているためであり、この排温水を外管７とガス供給管６の間に流すことによりガス供給管６の温度をセルスタック２とほぼ同じ温度にすることができ、ガス供給管６は燃料ガス及び酸化剤ガスの露点温度より高くなるので結露を防止することができる。尚、外管７の排出部１０から排出される排温水の利用について限定はない。
【実施例２】
【００１２】
本発明に係る燃料電池の実施例２を図２の添付図面に基づいて説明する。尚、実施例１と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００１３】
本実施例ではガス供給手段４と加湿装置３間を連結するガス導入管５の外側に外管１１が設けられて二重管構造になっている。ガス導入管５の外管１１は一方端に接続された導入部１２がセルスタック２の排温水の排出口９と接続され、また、他方端に排出部１３が設けられ、外管１１の内面とガス導入管５の外面で形成される流路にセルスタック２から排出された排温水が実線の矢印で示すように流れるようになっている。これにより、ガス導入管５の温度をセルスタック２とほぼ同じ温度にすることができ、燃料ガス及び酸化剤ガスへ予熱を与えるので加湿装置３における燃料ガス及び酸化剤ガスの加湿をより確実に行うことができる。尚、外管１１の排出部１３から排出された排温水の利用について限定はない。
【実施例３】
【００１４】
本発明に係る燃料電池の実施例３を図３の添付図面に基づいて説明する。尚、実施例１及び実施例２と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００１５】
本実施例では加湿装置３とセルスタック２間を連結するガス供給管６及びガス供給手段４と加湿装置３間を連結するガス導入管５の両方の外側に外管７，１１が設けられて二重管構造になっている。ガス供給管６の外管７はセルスタック２の近傍に接続された導入部８がセルスタック２の排温水の排出口９と接続され、また、加湿装置３の近傍に排出部１０が設けられ、排出部１０はガス導入管５の外管１１の一方端に接続されている。また、ガス導入管５の外管１１の他方端に排出部１３が設けられている。これにより、セルスタック２から排出された排温水は、実線の矢印で示すようにガス供給管６の外管７の導入部８を通ってガス供給管６の外面と外管７の内面で形成される流路を流れ、それから外管７の排出部１０を通り、ガス導入管５の外面と外管１１の内面で形成される流路を流れて排出部１３から排出されるようになっている。これにより、ガス導入管５及びガス供給管６の温度をセルスタック２とほぼ同じ温度にすることができ、ガス導入管５においては燃料ガス及び酸化剤ガスへ予熱を与えるので加湿装置３における燃料ガス及び酸化剤ガスの加湿をより確実に行うことができ、ガス供給管６においては燃料ガス及び酸化剤ガスの露点温度より高くなるので結露を防止することができる。尚、外管１１の排出部１３から排出された排温水の利用について限定はない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１に係る燃料電池を示す説明図である。
【図２】本発明の実施例２に係る燃料電池を示す説明図である。
【図３】本発明の実施例３に係る燃料電池を示す説明図である。
【符号の説明】
【００１７】
２    セルスタック
３    加湿装置
４    ガス供給手段
５    ガス導入管
６    ガス供給管
７    外管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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